聚酯纤维

发展历史

1941 年，聚酯纤维在实验室研制成功； 20 世纪 50 年代开始，聚酯纤维在世界各国得到快速发展； 1960 年，聚酯纤维的产量超过了聚丙烯腈纤维； 1972 年超过聚酰胺纤维，成为化学纤维第一大品种。

目前大规模工业化生产的聚酯纤维是以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为原料制得的，可简称为 PET 纤维，我国对其的商品名称为涤纶；其占比达到聚酯纤维产量的 90%以上。

就区域分布来说，目前涤纶的产能、产量主要集中于亚洲，特别是中国大陆地区。根据统计， 2016 年我国涤纶长丝产量为 2,996.96 万吨， 全球产量为 3,580.2万吨， 2016 年我国产涤纶长丝占全球产量的 83.71%6。根据中国化学纤维工业协会的统计， 2019 年我国涤纶长丝产量达到 3,731 万吨。 2016 年至 2019 年，我国涤纶长丝产量的复合增长率达 7.58%7，增长速度较快，持续成为全球主要的涤纶长丝生产基地。

目前，全球聚酯纤维行业的发展方向主要围绕生产设备的智能化、自动化、柔性化及大型化，提高产品质量及生产效率；新原料合成技术，特别是生物化工技术的发展和工业化应用；适合聚酯、纺丝、纺织加工产业链效率提升，且节能减排和绿色环保的可持续发展生产技术以及开拓纤维复合材料的高新产业应用市场等几大方面展开。

性能与特点

1、强度与伸长率：聚酯纤维按照可拉升的强度，可分为高强低伸型、中强中伸型、低强中伸型、高模量型、高强高模量型，而其伸长率则显著小于聚酰胺纤维。

2、耐热性：聚酯纤维耐热性是合成钎维中最好的一种，其软化点T为230-240℃，熔点Tm为255-265℃，分解点T为300℃左右

3、弹性方面：聚酯纤维具有较高的强度与弹性恢复能力，优于其它各种纤维。经过洗涤后能够保持原样，不易走样。

4、吸湿性能：聚酯纤维在标准大气的状况下，回潮率仅为0.4%左右（回潮率低），即吸湿性能差，做夏季服装有闷热感，使人感到不适。

5、耐磨性能：聚酯纤维的耐磨性能(包括纱线的屈曲磨损)仅次于聚酰胺纤维，而优于聚丙烯腈、粘胶和醋酯等其它纤维。

6、耐酸性：聚酯纤维对酸(尤其是有机酸)是很稳定，虽然在酸和碱的作用下，容易发生水解。但是聚酯纤维具有髙度结晶性的缘故，仍具有着不错的附化学性能。

7、耐碱性：在温和条件下，纯碱和烧碱对聚酯纤维很少沒蚀。但是在1%浓度以上的烧碱中，经长时间的沸煮，聚酯纤维会逐渐水解，最后纤维脆损。

8、耐溶剂性：聚酯纤维对一般非极性有机溶剂有强的抵抗力，即使用高浓度的氧化剂在高温和长时间的作用下，也不会使纤维发生显著的脆损。

合成方法

1、酯交换缩聚法

1963年以前工业上全用此法生产PET，仍为世界各国大量应用。该法主要包括两步，首先是对苯二甲酸二甲酯（DMT）与乙二醇或1，4-丁二醇在催化剂存在下进行酯交换反应，生成对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)或双羟丁酯。酯交换缩聚法常用的催化剂为锌、钴、锰的醋酸盐，或它们与三氧化二锑的混合物，其用量为DMT质量的0.01%～0.05%。反应过程中不断排出副产物甲醇。为生成的BHET或双羟丁酯，在前缩聚釜及后缩聚釜中进行缩聚反应，前缩聚釜中的反应温度为270℃，后缩聚釜中反应温度为270～280℃，加入少量稳定剂以提高熔体的热稳定性。缩聚反应在高真空（余压不大于266Pa）及强烈搅拌下进行，才能获得高分子量的聚酯。纤维用的PET分子量应不低于20000，薄膜用的PET分子量约为25000，一般塑料用的PET分子量约为20000～30000。

2、酯化缩聚法

该法用高纯度对苯二甲酸(PTA)与乙二醇或1，4-丁二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯或丁酯，然后进行缩聚反应。该法的关键是解决PTA与乙二醇或1，4-丁二醇的均匀混合，提高反应速度和制止醚化反应。与酯交换缩聚法相比，该法可省掉DMT的制造、精制和甲醇回收等步骤，更易制得分子量大、热稳定性好的聚合物，可用于生产轮胎帘子线等较高质量的制品。但该法对原料PTA的纯度要求较高，PTA提纯精制费用大。

3、环氧乙烷法

该法直接用环氧乙烷与PTA反应生成对苯二甲酸双羟乙酯，再进行缩聚反应。其优点是可省掉环氧乙烷合成乙二醇的生产工序，设备利用率高，辅助设备少，产品也易于精制。缺点是环氧乙烷与PTA的加成反应需在2～3MPa压力下进行，对设备要求苛刻，因而影响该法的广泛使用。

改性方法

1、染色改性

分散染料常压可染聚酯纤维只能用分散染料高温高压染色，不仅消耗能量，生产安全性差，而且影响聚酯纤维的手感，和其它纤维的混纺织物也不能在常温下同浴染色，因此聚酯纤维的常温常压染色就成为必需解决的问题。尽管常压染色聚酯改性纤维在国外六、七十年代已工业化，但在我国只是通过国家八五科技攻关，才使研究成果推向工业化。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯大分子的结构规整，因此纤维需要高温高压染色，要获得常压可染性必须要在一定程度上改变其大分子化学结构，从而使其性能有所改变，为此要采用共缩聚的方法。

2、收缩改性

所谓收缩改性是使纤维的收缩率高于或低于常规品种的收缩率，一般是用沸水收缩率和干热收缩率来表征，文献给出了聚酯纤维高、低沸水收缩率的界限高、低收缩纤维主要用于有着不同特色的织物或产品。如高收缩纤维和低收缩纤维或常规收缩的纤维交织，由于收缩率不同，可制成泡泡纱或花绉织物以及仿毛织物，高收缩丝和一些复合丝、细旦丝混合加弹可制作仿麂皮产品；低收缩低弹纤维可用于领带、帽徽、绣花线等，在工业用纤维方面，高收缩高强工业涤纶用于汽车安全气囊；低收缩高强低伸工业丝用于轮胎帘子线、汽车安全带等。

3、功能改性

功能改性包括导电、抗静电、阻燃、抗紫外、远红外、抗菌、负氧离子、磁性、医用抗凝血、芳香和消臭。

（1）导电、抗静电

导电聚酯纤维主要用于满足无尘需求的特殊环境，如半导体工厂清洁室内的工作服等。在聚酯中添加碳黑或含铜化合物可得到导电聚酯纤维[4b]，在这方面日本的技术水平先进，生产的含碳双组分长丝具有很高的导电性，其电阻率为8×105Ψcm，比常规导电纤维高两个数量级。近年来在我国开展了一些新的制备导电聚酯纤维和织物方法的研究。采用吡咯气固相沉积聚合制备了聚吡咯聚酯复合导电织物，其具体作法是聚酯织物先经碱减量处理60min，再经氧化剂处理30min，吡咯单体气固相沉积聚合8次，所得聚吡咯聚酯复合织物的表面电阻为330Ψcm，且织物处理前后的力学性能变化不大。

（2）阻燃

我国在阻燃聚酯方面所取得的成绩是显著的，上世纪80年代时就研制成功添加四溴双酚A等组分的共聚型阻燃聚酯，近年来青岛大学研制的磷系共聚型阻燃剂羧酸烷基膦酸，所得阻燃聚酯具有优良的阻燃性能，已投入工业生产。共聚阻燃剂还可采用次膦酸衍生物和磷菲类阻燃剂，这些阻燃聚酯的极限氧指数均能达到32左右。

（3）抗紫外

文献综述了抗紫外纤维的开发与应用。近年的研究主要集中在能反射紫外光的紫外屏蔽剂二氧化钛方面。在聚合中添加纳米TiO2制得了PETTiO2复合物，经纺丝后纤维的断裂强度下降了6%，但总体力学性能可满足应用要求，加入质量分数为1%TiO2的PET织物，对UVA波段(315～400nm)和UVB(280～315nm)的紫外透过率分别为6.6%和0.4%(纯PET织物UVB的紫外透过率为3.4%)，抗紫外因子UPF值可达50以上。

（4）抗菌

近年来我国在采用无机抗菌剂方面取得了较大的进展，如舟山纳米材料有限公司开发的纳米复合银系抗菌粉MFS350，是以纳米二氧化硅为主要原料，粉粒的平均粒径小于90nm，抗菌特点表现为高效、持久、广谱和快速。将银载入纳米氧化锌晶格同样也能制备抗菌效果很好的抗菌剂，将这种抗菌剂用偶联剂T-氨丙基三乙氧基硅烷进行处理，然后和PET共混制得PET抗菌母粒，通过复合纺丝法，将母粒加入到PET纤维的皮层中，得到了抗菌剂质量分数为1%的皮芯型PET抗菌纤维，后者对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率为99%。

（5）负离子

负离子具有镇静安神和极强的集尘作用，并能增加肺活量，扩张血管及强化细胞功能，近年来随着我国人民生活的提高，群众对保健产品的需求也相应增加，因此负离子纺织品的研究、开发和生产也快速发展。我国的负离子功能纺织品在模拟纺织品使用状态下与人体摩擦产生的负离子可达到3600个立方米，达到日本同类产品的水平。

主要用途

聚酯纤维主要应用于纺织制造，可与棉、麻、毛、丝等混合。像我们日常穿着的衬衫、外套、毛巾、地毯等很多都是以涤纶为主要原料。此外，还可用做轮胎帘子线、消防水管、渔网、缆绳等，像医疗行业的一些工业用布也是以聚酯纤维为主要原料。

洗涤方法

1、聚酯纤维是一种具有耐酸性的面料材质，但不耐碱。市场上大部分的洗涤剂都是碱性洗涤剂，对聚酯纤维材质的面料有一定的损害，所以在洗涤聚酯纤维面料的时候，最好使用中性洗涤剂清洗。

2、在清洗聚酯纤维材质衣服的时候，应该尽量将不同颜色衣服分开来清洗，避免衣服之间出现串色的情况，影响衣服的美观和穿着。

3、聚酯纤维面料非常容易产生静电，所以，在洗涤聚酯纤维材质衣服的时候，可以在清洗的清水中倒入适量的柔顺剂，使衣物变得柔软，避免静电产生。

4、手洗聚酯纤维面料时，首先将聚酯纤维面料放入温水中浸泡十几分钟，然后加入适量中性洗涤剂和柔顺剂，轻轻搓洗即可，污渍清洗干净后，再用清水洗几遍，最后放到阴凉处晾干。

5、聚酯纤维面料虽然耐热，但不耐光，曝晒可能会破坏其中的分子结构，所以在清洗完衣服的时候，应该避免阳光直射在衣服上。

6、聚酯纤维面料易起球，因此面料清洁干净，晾干后，要与其他易掉毛材质的面料分开存放，避免粘上毛球，影响穿着。